高中化学鲁科版选修三第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布

欢迎进入化学课堂 第1章 第2节 课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 设计1 设计2 考点一 考点二 课堂10分钟练习 课堂5分钟归纳 课下30分钟演练 第1课时 第1课时基态原子的核外电子排布 一 基态原子的核外电子排布原则1 能量最低原则 1 基态原子的核外电子总是尽可能排布在能量的原子轨道上 然后由里及外逐步排布在能量的原子轨道上 2 基态原子核外电子轨道上的排列顺序为 该顺序适用于大多数基态原子的核外电子排布 低 较高 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 2 泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳个电子 并且这两个电子的自旋方向必须 3 洪特规则 1 洪特规则 对于基态原子 电子在的轨道上排布时 应尽可能分占的轨道并且自旋方向 2 洪特规则特例 通过分析光谱实验的结果 洪特进一步指出 能量相同的原子轨道在 d10 d5 和 d0 状态时 体系能量低 原子较稳定 相反 能量相同 不同 相同 全满 半满 全空 两 二 核外电子排布的表达方式1 电子排布式简写为nlx 其中n为 l为 并用其所对应的符号表示 x为 如氧原子的电子排布式可表示为 2 轨道表示式一般用 方框 短线 表示一个确定的 用 或 来区别不同的电子 如基态氧原子的轨道表示式可表示为 主量子数 角量子数 电子数 1s22s22p4 小圆圈 原子轨道 ms 三 价电子1 定义与密切相关的原子轨道上的电子 称为 2 应用为了便于研究化学性质与的关系 人们常常只表示出原子的排布 如基态氮原子的价电子排布为 化学反应 外层 价电子 核外电子 价电子 2s22p3 1 2p能级上有2个未成对电子的元素是 分析 2p能级上排有电子 说明1s 2s能级已排满 故2p能级上有2个未成对电子元素的轨道表示式为或 是碳元素或氧元素 答案 碳或氧 2 价电子就是最外层电子吗 分析 不一定 价电子是指决定元素化学性质的电子 最外层电子是价电子 但有的内层电子也是价电子 如铁原子3d轨道上的电子也参与化学反应 也属于价电子 3 n值不同的原子轨道能量随n值增大而增大吗 分析 不一定 l相同时 n愈大 原子轨道能量越大 如E3p E2p 但n l不同时 在原子中原子轨道能量产生交错现象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p等 4 下列元素的原子电子排布式各违背了哪一规律 1 6C 1s22s22p 2 21Sc 1s22s22p63s23p63d3 3 22Ti 1s22s22p63s23p10 分析 1 对于C原子来说 2p有3个能量相同的原子轨道 最后2个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的2p轨道上 违反了洪特规则 2 根据轨道能量高低顺序可知E4s E3d 对于21Sc来说 最后3个电子应先排满4s 再排3d 应为1s22s22p63s23p63d14s2 违反了能量最低原则 3 对于22Ti来说 3p共有3个轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利不相容原理 答案 1 洪特规则 2 能量最低原则 3 泡利不相容原理 1 能级 1 在多电子的原子中 同一电子层的电子 能量也可以不同 不同能量的电子分成不同的能级 2 在第n层中 能级的大小顺序是 Ens Enp End Enf 3 任一电子层的能级总是先从s能级开始 且该电子层的能级数等于该电子层序数 如第一层只有一个能级 1s 第二层有两个能级 2s和2p 依此类推 2 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 3 能级交错现象 1 角量子数l相同时 主量子数n愈大 能级愈高 如E3p E2p 2 n相同时 l愈大能级愈高 如E3d E3p E3s 3 n l不同时 在原子中的价电子在外层分布时存在能级交错现象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p 4 由于存在能级交错现象 故电子一般按ns n 2 f n 1 d np顺序排布 特别提醒 基态原子核外电子排布首先遵循能量最低原则 按照能级顺序 根据泡利不相容原理和洪特规则进行排布 例1 A B C D E代表5种元素 请填空 1 A元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 2 B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩的相同 B的元素符号为 C的元素符号为 3 D元素的正三价离子的3d能级为半充满 D的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4 E元素基态原子的M层全充满 N层没有成对电子 只有一个未成对电子 E的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 解析 解决这类题一般先推出电子排布式 求出核电荷数 1 A元素基态原子的轨道表示式由题意可表示如下 可见该元素原子核外有7个电子 为氮元素 其元素符号为N 2 B C 的电子层结构都与Ar相同 即核外都有18个电子 则B为17号元素Cl C为19号元素K 3 D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成 3价离子 其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 为26号元素Fe 4 根据题意 E原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为29号元素Cu 答案 1 N 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 1 36号元素原子结构及核外电子排布的特殊性 1 最外层电子数等于次外层电子数的元素 Be Ar 2 最外层电子数是次外层电子数2倍的元素 C 最外层电子数是次外层电子数3倍的元素 O 最外层电子数是次外层电子数4倍的元素 Ne 3 电子层数与最外层电子数相等的元素 H Be Al 4 电子总数为最外层电子数2倍的元素 Be 5 次外层电子数是最外层电子数2倍的元素 Li Si 6 内层电子数是最外层电子数2倍的元素 Li P 7 最外层只有1个未成对电子的元素 A族 ns1 H Li Na K A族 ns2np1 B Al Ga A族 ns2np5 F Cl Br 及Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 最外层有2个未成对电子的元素 A族 ns2np2 C Si Ge A族 ns2np4 O S Se 最外层有3个未成对电子的元素 A族 ns2np3 N P As 1 核外电子排布的表示方法 1 电子排布式 用核外电子分布的能级及各能级上的电子数表示电子排布的式子 电子排布式中各符号 数字的意义如下所示 以K原子为例 电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示 以简化电子排布式 例如 K Ar 4s1 元素的化学性质与价电子关系密切 人们常常只表示出原子的价电子排布 如铁原子3d64s2 2 轨道表示式 将每一个原子轨道用1个圆圈表示 在圆圈内用箭头标明核外电子的分布 例如Na的轨道表示式为 轨道表示式中各符号 数字的意义如下所示 以Al原子为例 2 注意问题 1 书写电子排布式时 不是按电子排布顺序书写 而是按电子层顺序 同一电子层的各能级连在一起 例Fe 1s22s22p63s23p63d64s2正确 1s22s22p63s23p64s23d6错误 2 在写基态原子的轨道表示式时 防止出现以下几种错误 违反泡利不相容原理 违反洪特规则 违反洪特规则 例2 已知锰的核电荷数为25 以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式 即电子排布图 其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是 解析 本题考查电子排布表达方式 要与电子排布规则相联系 A C违背了洪特规则 B违背了泡利不相容原理 答案 D 1 熟练掌握该部分基态原子的电子排布式 同时记住较为特殊的24Cr 29Cu 47Ag的电子排布式的特点 三种原子的电子排布式 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 2 在等价轨道上 同一能级 的电子排布全充满 半充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性 24Cr的 n 1 d轨道为半充满状态 29Cu 47Ag的 n 1 d轨道为全充满状态 点击下图进入课堂10分钟练习 1 基态原子核外电子的排布遵循三个原则 能量最低原则 泡利不相容原理 洪特规则 2 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 3 Cu Cr的核外电子排布分别为 Ar 3d104s1 Ar 3d54s1 与上述规则不符 这是洪特规则的特例 4 外层原子轨道上的电子为价电子 S的价电子为3s23p4 Fe的价电子为3d64s2 点击下图进入课下30分钟演练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全